JPH0527070B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は核磁気共鳴測定方法及び装置に関し、
特にある容積を占める試料中の特定の測定対象部
からの共鳴信号のみを選択的に取出すことのでき
る方法及び装置に関するものである。

［従来技術］ 近時、ハツカネズミ、モルモツト等の生体系不
均一試料について、試料内の特定部位例えば肝
臓、腎臓等の特定臓器のみを核磁気共鳴測定する
ことが行われている。その場合、臓器を取出して
測定するのではなく、生きたままの状態で測定を
行えることが望まれており、そのため、試料内の
特定部位からの共鳴信号を選択的に取出す工夫
が、以下に示すように種々なされている。

ａ 試料に、静磁界とは別にＸ、Ｙ、Ｚの３方向
から交流振動磁界を加え、３つの振動磁界が零
になる特定部位から共鳴信号を得る振動磁界
法。

ｂ 特定部位のみ均一磁界にし、その部位からの
共鳴信号を検出する星状或いは棒状焦点磁界
法。

ｃ 特定部位の表面に観測用コイルを取付け、そ
のコイル近傍の部位からの共鳴信号のみを検出
するサーフエスコイル法。

ｄ サーフエスコイル法と焦点磁界法を組合わせ
たTMR法。

しかしながら、振動磁界あるいは非直線磁界を
用いる方法では、肝腎な特定部位において磁界が
不均一になり分解能が低下してしまうことは避け
られないし、磁界分布をシヤープに変化させるこ
とは困難であるため、選択性にも問題がある。
又、サーフエスコイル法では、表面測定の場合は
良いが、試料内部を測定する場合にはコイルを内
部に差し込まねばならないし、コイルの大きさの
関係で選択性にも問題があり、いずれの方法でも
選択性及び感度の面で十分に満足できる段階には
至つていないのが現状である。

［発明の目的］ 本発明は上述した点に鑑みてなされたものであ
り、静磁界は均一にしておき、傾斜を持つた高周
波磁界を直交する２方向から照射することにより
選択性良くしかも高分解能で特定部位からの共鳴
信号のみを検出できる核磁気共鳴測定方法及び装
置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ 本発明は、静磁界内に配置された試料に、(a)該
試料の測定対象部においてのみ観測核の磁化を
180°回転させる時間幅と強度を持つた高周波パル
スとなるような高周波パルスを照射すること、(b)
該第１の高周波パルス照射後静磁界の均一性を短
時間乱すこと、(c)上記測定対象部においてのみ観
測核の磁化を180°回転させる時間幅と強度を持つ
第２の高周波パルスを前記第１の高周波パルス照
射方向と直交する方向から照射すること、(d)該第
２の高周波パルス照射後静磁界の均一性を短時間
乱すこと、(e)上記測定対象部においてのみ観測核
の磁化を90°回転させる時間幅と強度が与えられ
た観測用高周波パルスを照射すること、(f)上記観
測用高周波パルス照射後発生する自由誘導減衰信
号を検出すること、を特徴としている。以下、図
面を用いて本発明を詳述する。

実施例 １ 第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図であり、図において１は静磁界を発生するた
めの磁石、２は該静磁界の均一性を高めるための
シムコイル（例えばＸ軸方向シムコイル）であ
る。シムコイル２によつて均一にされた静磁界内
には、静磁界の方向（図におけるＺ方向）に対し
直交する方向の高周波磁界を発生する２組のコイ
ル３，４が配置され、このコイル３，４に囲まれ
た領域に試料が配置される。この２組のコイル
は、ターン数の異なつた２つのコイルを対向させ
たものを１組として、Ｚ軸の回りに直交するよう
に配置されている。

５は観測核の共鳴周波数の高周波を発生する発
振器で、該高周波はゲート６を介して高周波パル
スとして前記コイル３又は４へ供給されて試料に
照射される。７は高周波パルスをコイル３又は４
へ切換えて送るための切換スイツチである。試料
内で発生した核磁気共鳴によつてコイル４に誘起
された共鳴信号は、ゲート８を介して復調回路９
へ送られて復調される。復調により得られたFID
信号は、Ａ−Ｄ変換器１０を介してデジタル信号
に変換され、コンピユータ１１へ送られて記憶さ
れた後、フーリエ変換等の処理を受ける。１２は
前記シムコイル２へ補正用直流電流を供給するた
めの可変電源、１３は磁界の均一度を乱すための
電流を発生するための別の電源、１４は該電源１
３からの電流を可変電源１２からシムコイル２へ
供給される電流に重畳するための加算器、１５は
加算器１４と電源１３との接続をON−OFFする
ためのスイツチ、１６は前記ゲート６，８のON
−OFF、スイツチ７，１５の切換え、及びＡ−
Ｄ変換器１０のサンプリングの開始、停止を制御
する制御回路である。

上述の如き構成において、コイル３，４は対向
配置されるコイルのターン数が異なることから、
高周波電流が供給された場合、コイルで囲まれた
領域内には、例えば第２図に示すように、ターン
数が多いコイルから少ないコイルへ向けて強度が
減少する傾斜高周波磁界が形成される。コイル３
と４は直交していることから、コイル３が発生す
る高周波磁界とコイル４が発生する高周波磁界と
では、磁界の方向も傾斜の方向も90°異なつたも
のになることは言うまでもない。このような傾斜
高周波磁界の分布を予め測定しておけば、コイル
で囲まれた領域の任意の部位だけに特定の強度の
高周波磁界が印加され、他の部位にはそれと異な
つた強度の高周波磁界が印加されるようにするこ
とができる。従つて、高周波磁界の印加時間、換
言すれば高周波パルスのパルス幅も併せて適宜選
定することにより、コイルで囲まれた領域の任意
の部位だけに90°パルス（観測核の磁化を90°回転
させる強度とパルス幅を持つた高周波パルス）と
なり、他の部位には90°パルスとならない高周波
パルスを印加することができる。同様に、特定の
領域の任意の部位だけに180°パルス（観測核の磁
化を180°回転させる強度とパルス幅を持つた高周
波パルス）となり、他の部位には180°パルスとな
らない高周波パルスを印加することも可能であ
る。

そして、制御回路１６は予めプログラムされて
いるシーケンスに従つて以下のように測定を行
う。即ち、時刻T₀に測定開始が指令されると、
スイツチ７は第３図ａに示すように接点ａ側に倒
されると共に、ゲート６が同図ｂに示すように期
間Ｗ１の間開かれるため、同図ｃに示すようなパ
ルス幅Ｗ１の高周波パルスＰ１がコイル３へ供給
される。この高周波パルスＰ１は、先に説明した
通り、コイル３，４で囲まれた領域内で着目した
特定部位についてのみ180°パルスとなるパルス幅
及び強度が与えられており、従つて、該特定部位
の磁化のみ180°倒され、その他の部位の磁化は
180°よりも大きいか又は小さい角度倒される結果
となる。

この高周波パルスＰ１の照射直後の時刻T1か
ら、スイツチ１５は第３図ｄに示すように短時間
例えば数ミリ秒程度ONとなるため、シムコイル
２へ供給される電流はその期間だけ適性補正値か
ら大幅にずらされる。そのため、静磁界の均一度
はその期間だけ乱される（ホモスポイルされる）
ことになり、それにより回転系のＸ−Ｙ平面の磁
化ベクトルがランダムにされ、横方向磁化成分が
零にされる。これにより、コイルに対し平行なＺ
軸方向に倒されていた前記特定部位の磁化ベクト
ルのみが残る。

その直後の時刻T2から、ゲート６が第３図ｂ
に示すように期間Ｗ２の間開かれるため、同図ｅ
に示すようなパルス幅Ｗ２の高周波パルスＰ２
が、同図ａに示すようにこの時刻既に接点ｂ側に
倒されているスイツチ７を介してコイル４へ供給
され、試料に照射される。この高周波パルスＰ２
は、コイル４から試料に照射された時、先に着目
した特定部位について180°パルスとなるパルス幅
及び強度が与えられており、従つて、先に残つて
いた該特定部位の磁化ベクトルのみ更に180°倒さ
れ、その結果360°回転することになる。

この高周波パルスＰ２の照射直後の時刻Ｔ３か
ら、スイツチ１５は第３図ｄに示すように再び短
時間例えば数ミリ秒程度ONとなるため、静磁界
の均一度は再びその期間だけ乱される（ホモスポ
イルされる）ことになり、それにより再び回転系
のＸ−Ｙ平面の磁化ベクトルがランダムにされ、
横方向磁化成分が零にされる。これにより、コイ
ルに対し平行な磁化ベクトル即ち前記特定部位の
磁化ベクトルのみが残る。

このようにして残された特定部位の磁化ベクト
ルは、次に与えられる観測用の90°パルスによつ
て観測することができる。即ち、ゲート６は第３
図ｂに示すように時刻Ｔ４から期間Ｗ２／２の間
開かれるため、同時ｅに示すようなパルス幅
W2／２の高周波パルスＰ３がコイル４へ供給さ
れ、試料に照射される。この高周波パルスＰ３
は、パルス幅がＷ２の半分になつていることから
分るように前記特定部位について90°パルスとな
り、この90°パルスによつて90°倒された特定部位
の磁化ベクトルの回復過程においてコイル４に誘
起される自由誘導減衰信号Ｆは、90°パルスＰ３
照射直後第３図ｆに示すように適宜な期間Ｗ３の
間開かれるゲート８と復調回路９を介して取出さ
れ、同じ期間Ｗ３の間サンプリングを行うＡ−Ｄ
変換器１０を介してコンピユータ１１へ送られて
記憶される。従つて、この自由誘導減衰信号をフ
ーリエ変換することによつて得られる核磁気共鳴
スペクトルは、前記特定部位からの情報のみを選
択的に取出したものとなり、このスペクトルに基
づいて特定部位に含まれる物質を分析することが
できる。

［効果］ このように、本発明においては高周波磁界の勾
配を用いて測定部位を選択するため、均一な静磁
界を使用することができ、従来の振動磁界や焦点
磁界を用いる方法では避けられなかつた測定部位
における磁界均一度の乱れを避けることが可能と
なり、分解能を向上させることができる。

又、高周波磁界の分布は静磁界よりもシヤープ
に変化させることができるため、高周波磁界の傾
斜を十分に大きくすることができる。そのため、
測定部位のみに選択的に180°パルスあるいは90°
パルスとなる高周波パルスを照射でき、従つて振
動磁界や焦点磁界を用いる方法に比べ、本発明で
は選択性も極めて良好なものになる。更に、本発
明では高周波パルスＰ１，Ｐ２及び２回のホモス
ポイルによつて360°回転させた測定部位の磁化ベ
クトルのみを観測することにより、測定部位以外
の磁化の影響を除いており、これによつて選択性
は更に高められる結果となる。

実施例 ２ 第４図は本発明の他の実施例の構成の要部を示
すブロツク図であり、本実施例では期間Ｗ３にお
いて自由誘導減衰信号を検出するために専用の対
称型コイル１７を設けている。高周波磁界勾配を
発生するコイル４（コイル３でも良い）を検出コ
イルとして兼用した第１図の実施例では、コイル
４を構成する２つのコイルのターン数が異なるた
め、測定部位によつては核磁気共鳴によつて生じ
た情報を必ずしも効率良く検出できない場合があ
る。その点、本実施例では、検出コイルとして同
じターン数の２つのコイルを対向させた通常の検
出コイル１７を用いており、測定部位がコイル
３，４，１７によつて囲まれたどの位置にあつて
も、核磁気共鳴によつて生じた情報を効率良く検
出することができる。

尚、上記説明ではＸ軸方向シムコイルに電流を
重畳してホモスポイルを行つたが、Ｙ軸方向シム
コイルを用いても良く、両方のシムコイルに電流
を重畳してホモスポイルを行つても良い。

又、第１図におけるコイル３，４の高さを可変
することにより、Ｚ軸方向の測定領域長を可変で
きる。

又、高周波パルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３に含まれる
高周波の位相を0°、90°180°、270°と変えて４回測
定を行い、結果を積算すれば、コヒーレントなノ
ズルを除去することができる。その４回の測定を
１サイクルとして測定を更に繰返せば、積算効果
を更に高めることができる。

又、ホモスポイルの期間及びタイミングを複数
回の測定でランダムに変えることも、コヒーレン
トなノズル除去に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図、第２図は高周波磁界の勾配を説明するため
の図、第３図は第１図の装置の動作を説明するた
めの波形図、第４図は本発明の他の実施例の構成
の要部を示すブロツク図である。 １：磁石、２：シムコイル、３，４：傾斜高周
波磁界発生用コイル、５：高周波発振器、６，
８：ゲート、７，１５：スイツチ、９：復調回
路、１０：Ａ−Ｄ変換器、１１：コンピユータ、
１２：可変電源、１３：電源、１４：加算器、１
６：制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 均一な静磁界内に配置された試料に、 (a) 該試料の測定対象部においてのみ観測核の磁
   化を180°回転させる時間幅と強度を持つた高周
   波磁界パルスとなるような傾斜高周波磁界パル
   スを照射すること、 (b) 該第１の傾斜高周波磁界パルス照射後静磁界
   の均一性を短時間乱すこと、 (c) 上記測定対象部においてのみ観測核の磁化を
   180°回転させる時間幅と強度を持つ第２の傾斜
   高周波磁界パルスを前記第１の傾斜高周波磁界
   パルス照射方向と直交する方向から照射するこ
   と、 (d) 該第２の傾斜高周波磁界パルス照射後静磁界
   の均一性を短時間乱すこと、 (e) 上記測定対象部においてのみ観測核の磁化を
   90°回転させる時間幅と強度が与えられた観測
   用傾斜高周波磁界パルスを照射すること、 (f) 上記観測用傾斜高周波磁界パルス照射後発生
   する自由誘導減衰信号を検出すること、 より成る核磁気共鳴測定方法。 ２ 静磁界を発生する手段と、静磁界内に配置さ
   れた試料に上記静磁界に直交し且つお互いに直交
   する方向から勾配を持つた高周波磁界を照射する
   ための第１及び第２のコイルと、静磁界の均一度
   を短時間乱すための手段と、上記第１及び第２の
   コイルに夫々高周波パルスを供給するための手段
   と、試料に観測用の傾斜高周波磁界を照射する手
   段と、観測用傾斜高周波磁界照射により発生する
   自由誘導減衰信号を検出する手段とを備えた核磁
   気共鳴装置。 ３ 前記試料に観測用の傾斜高周波磁界を照射す
   る手段と観測用傾斜高周波磁界照射により発生す
   る自由誘導減衰信号を検出する手段として、前記
   第１又は第２のコイルを用いたことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の核磁気共鳴装置。